一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆的製作方法

2023-05-03 03:05:26

專利名稱：一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆的製作方法
技術領域：
本實用新型於巖土工程錨固領域，涉及一種大變形巖土體的支護結構，尤其涉及一種錨杆。
背景技術：
在軟弱圍巖中進行巷道施工，面對的往往是圍巖向巷道收斂的大變形，這種情況下，如果初期即採用剛性很大的支護，在圍巖壓力作用下支護結構會很快損壞，既浪費了人力物力，又無支護效果。劉泉聲等人在文《煤礦深部巷道破裂圍巖非線性大變形及支護對策研究》(巖土力學2010年第10期)中指出深部巖體的組織結構、基本行為特徵和工程響應與淺部巖體相比均發生了根本性變化，具體體現為在淺部表現為堅硬穩定的圍巖，在深部一般都表現出顯著的軟巖特徵，採用的各種支護結構與支護方式也要適應這種軟弱圍巖的大變形。陸春昌等人在文《水力膨脹式管子錨杆在軟弱、大變形圍巖巷道開拓中的技術研究及應用》(礦業安全與環保2009年第6期)中，提出一種水力膨脹式管子錨杆，用以對大變形巷道圍巖進行支護，支護效果明顯。李鈾等人在文《一種適用於大變形支護的新型可伸長錨杆》(中南公路工程2007年第2期)中，提出用一種帶開縫筒大變形錨杆對大變形軟巖進行支護，改善了支護效果。上述文獻表明，對大變形軟弱圍巖的支護，宜採用柔性支護， 先在可控條件下允許圍巖變形，使圍巖釋放部分變形能，同時發揮圍巖的自支撐能力。為解決大變形軟巖的支護問題，就要求作為初期支護的錨杆可產生較大的伸長變形以適應圍巖的大變形，於是出現了一些大變形錨杆。如在專利號為201010196197. 2的申請中公開了一種恆阻大變形錨杆，但其恆阻裝置與杆體的完全螺紋連接方式不利於有效實現恆阻與大變形的雙重目的；在專利號為88204483. 4的申請中公開了一種蛇形可伸長錨杆，但其蛇形段在變形過程中軸向拉力按比例增加，限制圍巖的進一步變形。總之，現有的傳統錨杆延伸率低，不能滿足大變形圍巖的要求；現有的大變形錨杆恆阻效果不甚理想，不利於在實際工程中的推廣應用。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，克服現有傳統錨杆存在的延伸率低、支護效果差的問題，同時克服現有大變形錨杆恆阻效果不甚理想的問題。為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，包括外螺母( 、墊板C3)、錐齒摩擦體(5)、摩擦套筒(6)、杆體(8)，其特徵在於所述摩擦套筒(6)的內壁上沿縱向設有多個套筒摩擦槽 (62)，杆體(8)上設有錐齒摩擦體(5)。上述技術方案可以進一步的改進為所述外螺母( 和墊板C3)依次套裝在摩擦套筒(6)的尾部。上述技術方案可以進一步的改進為所述外螺母( 和墊板( 依次套裝在杆體 (8)的尾部。
3[0009]上述技術方案可以進一步的改進為所述錐齒摩擦體( 橫斷面呈蝴蝶形，長度大於套筒摩擦槽(6 沿所述摩擦套筒(6)布置的縱向間距，所述錐齒摩擦體( 表面設錐齒(51)，所述錐齒(51)斷面呈梯形或其它形狀，沿錐齒摩擦體( 周長均勻布置，其數量與單個斷面的套筒摩擦槽(6 相等；所述套筒摩擦槽(62)按斷面均勻布置，每斷面設2 8個，套筒摩擦槽(62)橫斷面的最小垂直淨距小於錐齒(51)齒尖的寬度。上述技術方案可以進一步的改進為所述套筒摩擦槽(6 沿所述摩擦套筒(6)沿水平剖面呈雙三角形、雙矩形或雙梯形。上述技術方案可以進一步的改進為所述摩擦套筒(6)的一端設置尾部密封塞 (1)，另一端設置頭部密封塞(7)。上述技術方案可以進一步的改進為墊板C3)呈碟形或平面形狀。上述技術方案可以進一步的改進為還包括一阻擋塊(63)，所述阻擋塊(6 為環形，布置在所述摩擦套筒(6)的內表面，所述阻擋塊(6 的內徑略大於杆體(8)的直徑。上述技術方案可以進一步的改進為所述錐齒摩擦體( 設置在杆體(8)的尾部， 通過所述內螺母(4)與所述杆體(8)尾部進行螺紋連接，或直接加工在所述杆體(8)尾部。上述技術方案可以進一步的改進為所述錐齒摩擦體( 設置在杆體(8)的頭部， 通過所述內螺母(4)與所述杆體(8)頭部進行螺紋連接，或直接加工在所述杆體(8)頭部。本實用新型的有益效果在於能夠自動適應圍巖的大變形而自動延伸，同時在變形過程中可吸收圍巖的變形能，從而保證其支護效果。

圖1為本實用新型的結構示意圖一。圖2為本實用新型的結構示意圖二。圖3為圖1的a-a剖面圖。圖4為圖1的b_b剖面圖。圖5為圖1的c-c剖面圖。圖6為圖1的d-d剖面圖。圖7為錐齒摩擦體的橫剖面圖與軸測圖。圖8為本實用新型優選實施例的結構示意圖。圖9為本實用新型優選實施例的結構示意圖。1-尾部密封塞 2-外螺母 3-墊板4-內螺母5-錐齒摩擦體 6-摩擦套筒 7-頭部密封塞 8-杆體9-阻擋塊預留孔 31-墊板預留孔51-錐齒61-摩擦套筒尾部螺紋62-套筒摩擦槽 63-阻擋塊 81-杆體尾部螺紋
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。如圖1所示，本實用新型包括外螺母2、內螺母4、墊板3、錐齒摩擦體5、摩擦套筒 6、杆體8等。墊板3和外螺母2依次連接在摩擦套筒6的尾部，其中墊板3的中間部分設一預留孔31，以供摩擦套筒6穿過，外螺母2通過螺紋61連接於摩擦套筒6，摩擦套筒6的長度範圍為IOcm 150cm，可根據圍巖的允許位移大小確定。為了實現本實用新型的大變形性能，摩擦套筒6的內表面設有套筒摩擦槽62，套筒摩擦槽62沿水平剖面呈雙三角形、雙矩形或雙梯形(圖3中為雙梯形)，按斷面均勻布置，每斷面設2 8個(圖4、圖5中為4個)，沿摩擦套筒6的軸向間距為5 30cm，套筒摩擦槽62橫斷面的最小垂直淨距小於錐齒51齒尖的寬度，以保證兩者在發生相對位移時能相互作用。杆體8上設有錐齒摩擦體5，優選設置在杆體8的尾部，亦可設置在杆體8的其它位置，錐齒摩擦體5長度大於套筒摩擦槽62沿摩擦套筒6布置的縱向間距，從而實現套筒摩擦槽62對錐齒摩擦體5阻擋力的連續性。錐齒摩擦體5可通過內螺母4套裝在杆體8 尾部，此時杆體8尾部外表面設有與內螺母4匹配的螺紋81 ；錐齒摩擦體5也可直接加工在杆體8的尾部而省去內螺母4和螺紋81。錐齒摩擦體5的表面設錐齒51，錐齒51橫斷面呈梯形或其它形狀(圖7中為梯形)，沿錐齒摩擦體5周邊均勻布置，其數量與單個斷面的套筒摩擦槽62相等(圖4、圖5、圖7中為4個)，錐齒51與錐齒摩擦體5等長。錐齒51齒尖的寬度大於套筒摩擦槽62橫斷面的最小垂直淨距，根據本實用新型的受力情況，可通過調整套筒摩擦槽62的寬度來改變其垂直淨距。當要求錨杆承載力較大時，減小套筒摩擦槽62的垂直淨距；當要求錨杆承載力較小時，增大套筒摩擦槽62的垂直淨距；通過套筒摩擦槽62垂直淨距的調整來適應不同的圍巖壓力。當本實用新型受到的軸向拉力小於套筒摩擦槽62對錐齒摩擦體5的阻擋力時，摩擦套筒6和錐齒摩擦體5、杆體8處於相對靜止狀態；當本實用新型受到的軸向拉力大於套筒摩擦槽62對錐齒摩擦體5的阻擋力時，摩擦套筒6和錐齒摩擦體5、杆體8之間將發生相對位移。隨著位移的增大，套筒摩擦槽62首先發生側向彈性變形，進而產生一定程度的塑性破壞。同時圍巖的變形逐漸增大，圍巖壓力通常會逐漸減小，當軸向拉力減小至套筒摩擦槽62與錐齒摩擦體5之間的摩擦力時，摩擦套筒6和錐齒摩擦體5之間將不再發生相對位移而處於靜止狀態。當錐齒摩擦體5即將滑離一套筒摩擦槽62斷面時，將會與下一組套筒摩擦槽62相接觸，從而實現阻擋力的連續性。錐齒摩擦體5可以設置在杆體8的尾部，也可以設置在杆體8的其他位置。為了限制圍巖的最大變形，使其不超過摩擦套筒6的長度，在摩擦套筒6頭部的內表面設阻擋塊63，阻擋塊63的中心設預留孔9，中心設預留孔9的直徑略大於杆體8的直徑，從而保證錐齒摩擦體5不脫離摩擦套筒6。當錐齒摩擦體5與阻擋塊63接觸時，本實用新型將不再伸長，拉拔力上升直至杆體8的強度極限。為防止巖土體及水分進入摩擦套筒6內部而導致內部結構發生鏽蝕、破壞，在摩擦套筒6的兩端分別設尾部密封塞1和頭部密封塞7，從而保證摩擦套筒6內部處於密閉狀態。摩擦套筒6可以布置在杆體8尾部，也可以布置在杆體8的其它位置，例如可布置在杆體8的頭部即錨固端，在此情況下，摩擦套筒6被固定在穩定圍巖中，錐齒摩擦體5連接在杆體8的頭部，墊板3連接在杆體8的尾部，隨著杆體8軸向拉力的增大，杆體8向臨空面發生位移。同時，套筒摩擦槽62與錐齒摩擦體5相互作用，既實現了大變形，也保證了支護效果。[0040]圖2所示為本實用新型的結構示意圖二，與結構示意圖一僅有少許區別。錐齒摩擦體5直接加工在杆體8的尾部，相當於固接，此時不需內螺母4和螺紋81。圖3所示為圖1的a-a剖面圖。每個套筒摩擦槽62由兩個摩擦齒組成，套筒摩擦槽62沿水平剖面呈雙梯形，也可呈雙三角形或雙矩形，沿摩擦套筒6的軸向間距為5 30cm，錐齒摩擦體5的長度大於套筒摩擦槽62沿摩擦套筒6的軸向間距。圖4所示為圖1的b-b剖面圖。隨著錐齒摩擦體5與套筒摩擦槽62相對位移的增大，錐齒51與套筒摩擦槽62發生了相互作用，套筒摩擦槽62對錐齒摩擦體5產生了阻擋力。圖5所示為圖1的c-c剖面圖。當錐齒摩擦體5向套筒摩擦槽62移動時，錐齒51 起初不與套筒摩擦槽62接觸，易於錐齒51滑入套筒摩擦槽62內。圖6所示為圖1的d-d剖面圖。阻擋塊63固定在摩擦套筒6的內側，橫斷面呈圓環形，阻擋塊63中心設預留孔9，中心設預留孔9的直徑略大於杆體8的直徑。圖7所示為錐齒摩擦體5的橫剖面圖與軸測圖。錐齒摩擦體5橫斷面呈蝴蝶形， 錐齒51橫斷面呈梯形，也可呈其它形狀。錐齒51數量為2 8個，圖7中為4個，錐齒51 與錐齒摩擦體5等長。圖8、圖9所示為本實用新型的另外兩種優選實施例的結構示意圖。即外螺母2 和墊板3依次套裝在杆體8的尾部，錐齒摩擦體5直接加工在杆體8的頭部，相當於固接； 以及錐齒摩擦體5可通過內螺母4套裝在杆體8頭部，此時杆體8頭部外表面設有與內螺母4匹配的螺紋81。本實用新型在與圍巖相互作用時，既控制圍巖變形，又允許圍巖變形，隨著圍巖的變形，本實用新型自動拉伸且對圍巖提供持續的支護力，從而實現巖土體的穩定，消除了冒頂、塌方、巖爆等安全隱患。本實用新型通過摩擦套筒6與錐齒摩擦體5的相互作用，對大變形圍巖提供持久的支護力，可適用於建築、水利、礦業、公路、鐵路等部門。本實用新型結構簡單，製作方便， 造價低廉。
權利要求1.一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，包括外螺母O)、墊板(3)、錐齒摩擦體(5)、摩擦套筒(6)、杆體(8)，其特徵在於所述摩擦套筒(6)的內壁上沿縱向設有多個套筒摩擦槽 (62)，杆體(8)上設有錐齒摩擦體(5)。
2.根據權利要求1所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於所述外螺母 (2)和墊板( 依次套裝在摩擦套筒(6)的尾部。
3.根據權利要求1所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於所述外螺母 (2)和墊板( 依次套裝在杆體(8)的尾部。
4.根據權利要求1所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於所述錐齒摩擦體( 橫斷面呈蝴蝶形，長度大於套筒摩擦槽(6 沿所述摩擦套筒(6)布置的縱向間距，所述錐齒摩擦體( 表面設錐齒(51)，所述錐齒(51)斷面呈梯形，沿錐齒摩擦體(5)周長均勻布置，其數量與單個斷面的套筒摩擦槽(6 相等；所述套筒摩擦槽(62)按斷面均勻布置，每斷面設2 8個，套筒摩擦槽陽2)橫斷面的最小垂直淨距小於錐齒(51)齒尖的寬度。
5.根據權利要求4所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於所述套筒摩擦槽(6 沿所述摩擦套筒(6)沿水平剖面呈雙三角形、雙矩形或雙梯形。
6.如權利要求1所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於所述摩擦套筒 (6)的一端設置尾部密封塞(1)，另一端設置頭部密封塞(7)。
7.如權利要求1所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於墊板(3)呈碟形或平面形狀。
8.根據權利要求1所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於還包括一阻擋塊(63)，所述阻擋塊(6 為環形，布置在所述摩擦套筒(6)的內表面，所述阻擋塊(63) 的內徑略大於杆體(8)的直徑。
9.根據權利要求2所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於所述錐齒摩擦體( 設置在杆體(8)的尾部，通過所述內螺母(4)與所述杆體(8)尾部進行螺紋連接， 或直接加工在所述杆體(8)尾部。
10.根據權利要求3所述的一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，其特徵在於所述錐齒摩擦體( 設置在杆體(8)的頭部，通過所述內螺母(4)與所述杆體(8)頭部進行螺紋連接， 或直接加工在所述杆體(8)頭部。
專利摘要本實用新型於巖土工程錨固領域，涉及一種大變形巖土體的支護結構，尤其涉及一種錨杆。本實用新型一種錐阻式摩擦套筒大變形錨杆，包括外螺母(2)、墊板(3)、錐齒摩擦體(5)、摩擦套筒(6)、杆體(8)，其特徵在於所述摩擦套筒(6)的內壁上沿縱向設有多個套筒摩擦槽(62)，杆體(8)上設有錐齒摩擦體(5)。本實用新型的有益效果在於能夠自動適應圍巖的大變形而自動延伸，同時在變形過程中可吸收圍巖的變形能，從而保證其支護效果。
文檔編號E21D21/00GK202228096SQ20112006670
公開日2012年5月23日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者吳順川, 白哲, 高永濤 申請人:北京科技大學